现代钢铁冶金工程设计方法研究殷瑞钰1，张寿荣2，张福明3，颉建新4 （1. 钢铁研究总院，北京 100081；2. 武汉钢铁公司，武汉 430080；3. 首钢总公司，北京 100041；4. 北京首钢国际工程技术有限公司，北京 100043） 摘 要：本文论述了钢铁材料在经济社会发展中的重要作用和地位，分析了中国钢铁工业的发展历程与现状，论述了科技进步对产业发展的推动作用和重要意义，指出了中国钢铁工业未来发展方向。本文回顾了中国钢铁冶金工程设计的发展演变历程，分析了工程方法论与钢铁冶金工程设计方法的关系以及钢铁冶金工程设计的地位和作用，阐述了钢铁制造流程的物理本质和现代钢铁制造流程的“三大功能”。从钢铁制造流程的物理本质、特征以及动态运行的特征要素、设计方法的路径、动态-有序运行过程中的动态耦合等方面，对钢铁冶金工程设计的问题进行识别与定义。阐述了现代钢铁冶金工程的概念设计、顶层设计、动态-精准设计的方法体系，以及现代钢铁制造流程的系统集成与结构优化。 关键词：钢铁冶金；流程制造；结构优化；工程设计；设计方法 1 钢铁工业的发展历程与现状1.1 钢铁材料的地位与作用 从全球经济、社会发展和中国现代化进程的角度分析，在可以预见时间范围内，钢铁仍然是世界上重要的基础材料和结构材料，也是世界上消费量最大的功能材料。钢铁由于资源丰富、成本相对低廉、材料性能优越、易于加工且便于循环利用，因此，钢铁作为一种重要的结构材料和功能材料的地位不会发生重大变化。钢铁仍是“必选材料”，同时也是可循环利用的材料，是经济社会发展过程中必需的基础性材料［1，2］。 1.2 中国钢铁工业的发展进程与方向 从历史发展来看，中国的工业化进程落后于西方工业发达国家。中国最早的近代新式钢铁企业“汉冶萍公司”于 1890年在汉阳兴建，1893年投产，建厂时间与日本八幡制铁所属于同一时期。由于清政府的腐败和中国经济发展落后，中国钢铁工业长期落后。1949年，中华人民共和国成立时，中国钢产量仅为15.8万t。新中国成立后，国家把优先发展重工业作为经济建设的重点，而发展钢铁工业则是重中之重。发展钢铁工业必须建设钢铁厂，而建钢铁厂首先要开展钢铁厂设计。 新中国成立至20世纪80年代，是中国钢铁工业的奠定基础的阶段［3］，新中国成立后经济建设以发展重工业为中心，1959年中国年钢产量达到1387万t。1958年全国性的大炼钢铁开始，钢铁工业建设成为群众运动。文化大革命期间，国民经济濒临崩溃的边缘。由于当时经济工作的口号是“以钢为纲”，钢铁产量的趋势是增长的，钢铁生产规模在不断扩大。新中国成立后经济建设的主导思想是全面学习苏联，大量引进苏联工程技术和管理技术。旧中国没有中国自己的钢铁工业技术。通过引进苏联的钢铁工业技术在中国钢铁厂的建设过程中，形成了中国钢铁工业的技术队伍，1953年建立了中国钢铁工业的设计院。“文革”期间新增的许多钢铁项目是中国科技人员独立设计完成的。可以认为，在学习苏联引进技术的基础上，中国钢铁工业设计力量已基本形成。 20世纪70～80年代，中国改革开放以后，开始宝钢工程的建设，由日本新日铁公司主要承担项目的规划设计和主要设备供货，是项目的技术总负责方。宝钢钢铁联合项目的全面引进，对推进中国钢铁工业的发展起了重大作用。此前的技术引进以单项技术和部分专业技术引进为主，设备引进以国内不能制造的部分为主，基本以引进硬件为主，对软件引进重视不够。宝钢工程的全面引进，包括硬件和软件，为中国学习国外钢铁工程的设计提供了难得的机遇。宝钢钢铁联合企业采用的技术属于国际20世纪70～80年代水平，比以前引进的苏联技术要领先约20年，大大提高了中国钢铁工业的总体水平。 20世纪80年代以后，中国地方钢铁企业取得了很大发展。不仅生产规模扩大，在技术方面已赶上或接近重点钢铁企业水平。应当肯定，宝钢引进技术的消化吸收在地方钢铁企业发展中发挥了重大作用。 长期以来，钢铁技术的引进均以专项技术引进方式进行。宝钢工程的建设，使中国钢铁界在专项技术消化吸收基础上逐渐形成对当代钢铁工业技术的整体理解。钢铁工业属于流程工业，对流程工业认识的不断加深，使钢铁界对当代钢铁工业技术提升到一个新的高度。 经过改革开放，特别是20世纪90年代的技术结构调整，21新世纪以来，在市场需求拉动和大量投资拉动的双重作用下，中国粗钢产量快速增长，2015年中国粗钢产量达到8.04亿t，约占世界粗钢产量的50%。当前，中国钢铁产能过剩，在市场、资源、环境的多重压力下，中国钢铁工业正面临结构调整、压缩过剩产能的严峻挑战和考验［4］。 20世纪90年代是中国钢铁工业的崛起过程，通过对连铸、高炉喷煤、高炉长寿、连续轧制、转炉溅渣护炉和综合节能等6项关键共性技术的开发、集成和推广，促进了中国钢铁制造流程结构的优化，实现了节能降耗，提高了生产效率，为中国钢铁工业快速发展奠定了基础。由此可以看出科技进步对中国钢铁工业发展的推动作用与重要意义［5，6］。 新世纪以来，首钢京唐钢铁厂的设计和建设基于冶金工程技术基础科学、技术科学和工程科学，运用现代钢铁冶金工程设计理念、理论和方法进行工程决策、规划、设计、建设、运行等，构建了新一代可循环钢铁制造流程，引领了中国钢铁工业科技进步的发展方向。 回顾中国钢铁工业的发展历程，可以更加深刻地认识产业发展的客观规律，从中感悟出经济-社会-技术-工程非线性耦合的交互作用和重要影响。20世纪钢铁工业快速发展的启示是：经济增长是钢铁工业规模扩大的拉动力，科技进步是钢铁工业发展的推动力，资源、能源和环境约束则是钢铁工业发展的限制力，市场-价格-质量-生态则是对钢铁企业的筛选力。 经过几十年的努力，中国钢铁工业的设计队伍正在成长为与世界钢铁强国要求相匹配的技术力量。能够设计现代化的联合钢铁企业及各种类型的钢铁厂，提供国际一流水平的钢铁产品，设计水平已进入国际一流。总体来看，中国钢铁工业未来发展必须依靠技术创新提高技术水平。 中国钢铁工业的科学、健康、可持续发展，必须在这几种力量的平衡协调中寻求发展——走钢铁流程绿色化和智能化的新型工业化道路［7］。中国钢铁工业发展的主线应是动态地适应市场发展趋势，继续以调整结构为主要途径，以增强市场竞争力和注重可持续发展作为总体目标。中国钢铁工业应建立以内需为主的结构。从钢铁企业未来社会、经济角色来看，钢铁制造流程应具有三个主要功能：钢铁产品制造功能、能源高效转换功能、大宗废弃物的消纳-处理-再资源化功能，如图1所示。  图1 钢铁制造流程功能的演变 2 钢铁冶金工程设计方法发展历程与演进2.1 传统钢铁冶金工程设计方法 冶金工程设计是运用冶金工程技术基础科学、技术科学、工程科学的研究成果进行集成与应用，并实现工程化的一门综合性学科［8］。制造业主要分为流程制造业与装备制造业两大类，钢铁制造属于典型的流程制造业，而服务于钢铁制造流程的工艺装备技术则属于装备制造业。就制造业而言，产品设计主要面向消费者用户，工程设计主要面向生产产品的企业用户。因此，冶金工程设计同时具有流程制造业与装备制造业的双重属性。 中国冶金工程设计理论体系在20世纪50年代由苏联引入，长期以来基本沿用苏联的设计方法（经验型设计方法）。20世纪80年代以后，随着宝钢工程的设计建设，中国冶金工程设计又相继引入了日本和欧洲的设计方法（半经验-半理论型设计方法），但仍属传统的“静态-分割”设计方法，即静态的“半经验-半理论”的设计方法。 传统的“静态-分割”设计方法，主要存在以下问题：在工程理念方面，传统钢铁冶金工程设计方法遵循的是“征服自然”工程理念；在工程思维方面，传统钢铁冶金工程设计方法思维模式是还原论思维模式；在工程系统观及工程系统分析方法方面，传统钢铁冶金工程设计方法基本上没有形成现代工程系统观及工程系统分析方法，或者说是以模糊整体论与机械还原论为基础的分析方法。 传统钢铁冶金工程设计方法还存在着内容的缺失：一是采用基础科学（解决原子、分子尺度上的问题）和技术科学（解决工序、装置、场域尺度上的问题）的思维方式来解决工程科学（解决制造流程整体尺度、层次和流程中工序、装置之间关系的衔接、匹配、优化问题）问题，使得建设项目在工程设计的思维方式上存在着先天不足；二是采用从传统设计方法发展到现代设计方法的产品设计方法来替代冶金工程设计方法，主要是针对钢铁制造流程装备技术设计方法的研究，而钢铁冶金工程设计具有流程制造业与制品制造业两重性，忽略了对钢铁制造流程工艺流程设计方法的研究。从系统观、整体观方面看，传统冶金工程设计方法强调了子系统（工序）的设计，忽视了系统-子系统、子系统-子系统之间的动态运行关系的设计。 2.2 现代钢铁冶金工程设计方法的形成 20世纪80年代以后，中国钢铁工业的迅猛发展促进了科技工作者对冶金工程设计理论及方法的深入研究，新的研究成果不断涌现，中国已初步建立起现代钢铁冶金工程设计的知识体系并且不断完善。进入21世纪以来，《工程哲学》（第1版）［9］、《工程哲学》（第2版）［10］、《工程演化论》［11］、《冶金流程工程学》（第1版）［12］、《冶金流程工程学》（第 2版）、《冶金流程集成理论与方法》［13］等重要学术专著相继出版，标志着中国冶金工程学科从基础科学、技术科学到工程科学的知识体系已经建立并不断完善。 工程理念是工程建造、工程运行的灵魂［14］。承载工程理念的工程设计则是对工程项目建设进行全过程的总体性策划和表述项目建设意图的过程，是科学技术转化为生产力的关键环节，是实现工程项目建设目标的基础性、决定性环节。没有现代化的工程设计，就没有现代化的工程，也不会产生现代化的生产运行绩效。科学合理的工程设计，对加快工程项目建设速度、提高工程建设质量、节约建设投资、保证工程项目顺利投产并对取得较好的经济效益、社会效益和环境效益具有决定性作用。钢铁厂的竞争力和创新看似体现在产品和市场，究其根源却来自于设计理念、设计过程和制造过程，工程设计正在成为市场竞争的始点，工程设计的竞争和创新的关键在于工程复杂系统的多目标总体优化。 首钢京唐钢铁项目是我国自主设计建设的第一个特大型钢铁联合企业。以钢铁流程工业的指导思想进行设计建设。目前已投产的铁前系统和炼钢系统，实际运行水平已处于国际先进。首钢京唐钢铁厂工程设计与建设，运用现代钢铁冶金工程设计方法进行工程决策、规划、设计、构建、运行等并获得成功，进一步验证了现代钢铁冶金工程设计方法推广应用的重大理论价值。 3 工程方法论与现代钢铁冶金工程设计方法工程方法论是研究工程方法的共同本质（结构化、功能化等）、共性规律（要素选择优化、程序化、协同化等）和一般价值的理论（和谐化、效率化、效益化、优质化等），是阐明正确认识、评价和指导工程活动的一般方法、途径及其规律，其核心和本质是研究各种工程方法所具有的共性特征和工程方法所应遵循原则和规律。 工程方法论对现代钢铁冶金工程设计方法的指导作用主要是建立起现代工程思维、工程理念、工程系统观及工程系统分析方法等，并与钢铁冶金工程的决策、规划、设计、建造、运行等过程有机地结合起来，并发挥指导作用。 钢铁冶金工程设计是建立在基本要素、原理、工艺技术、设备（装置）、程序、管理、评价基础上集成、建构的过程。从方法论上看，要研究从对钢铁冶金工程要素的合理选择、集成出发，建构出结构合理、功能优化、效率卓越的可运行、有竞争力的工程实体的方法问题。因而，宏观上工程方法论主要是围绕着工程整体的结构化、功能化、效率化和环境适应性等维度展开的。 钢铁冶金工程设计的最主要的命题是解决好整体流程的结构、功能和动态运行过程上的多目标优化；解决好流程中工序/装置之间动态-有序、协同-连续/准连续问题，并形成物质流、能量流网络和信息流网络；解决好工序、装备和信息控制单元本身的结构-功能-效率问题。因此，钢铁冶金工程设计理论是一门复杂的学问，工程设计理论需要通过工程设计、工程运行和工程管理等实践中的范例和失败教训为基本素材，利用基础科学、技术科学特别是工程科学的最新成就加以研究、总结，概括出新的认识——新的工程设计理论和方法。 在钢铁冶金工程设计方法中，工程方法论的“二阶性”主要体现在：体系结构化及其方法，协同化及其方法，程序化及其方法，功能化及其方法，和谐化及其方法。上述内容体现了工程方法论的共性原则和规律，是指导钢铁冶金工程设计的基本理论和方法。 4 现代钢铁冶金工程设计方法4.1 钢铁冶金工程设计问题的识别与定义 （1）钢铁制造流程的物理本质及其特征 钢铁制造流程的物理本质是物质、能量和信息在不同的时-空尺度上流动/流变的过程。也就是物质流在能量流的驱动下，按照设定的“程序”，沿着特定的“流程网络”作动态-有序的运行，并实现多目标的优化。优化的目标包括产品优质、低成本，生产高效-顺行，能源利用效率高，能耗低，排放少、环境友好等。演变和流动是钢铁制造流程运行的核心。 钢铁制造流程是由各单元工序串联作业，各工序协同、集成的生产过程。一般前工序的输出即为后工序的输入，且互相衔接、互相缓冲-匹配。钢铁制造流程具有复杂性和整体性特征，复杂性表现“复杂多样”与“层次结构”两个特点。 （2）钢铁制造流程动态运行的特征要素 钢铁制造流程动态运行的特征要素是“流”、“流程网络”、“运行程序”，其中“流”是制造流程运行过程中的动态变化的主体，“流程网络”（即“节点”和“连接器”构成的图形）是“流”运行的承载体和时-空边界，而“运行程序”则是“流”的运行特征在信息形式上的反映。 （3）钢铁制造流程运行的特点 由此可以推论出，钢铁制造流程运行的物理本质是一类开放的、远离平衡的、不可逆的、由不同结构-功能的相关单元工序过程，经过非线性相互作用，嵌套构建而成的流程系统。在这一流程系统中，铁素流（包括铁矿石、废钢、铁水、钢水、铸坯、钢材等）在能量流（包括煤、焦、电、汽等）的驱动和作用下，按照一定的“程序”（包括功能序、时间序、空间序、时-空序和信息流调控程序等）在特定设计的复杂网络结构（如生产车间平面布置图、总平面布置图等）中的流动运行现象。这类流程的运行过程包含着实现运行要素的优化集成和运行结果的多目标优化。 以钢铁制造流程整体动态-有序、协同-连续运行集成理论为指导，钢铁冶金工程设计的核心理念是：在上、下游工序动态运行容量匹配的基础上，考虑工序功能集（包括单元工序功能集）的解析优化，工序之间关系集的协调-优化（而且这种工序之间关系集的协同-优化不仅包括相邻工序关系、也包括长程的工序关系集）和整个流程中所包括的工序集的重构优化（即淘汰落后的工序装置、有效“嵌入”先进的工序/装置等）。 （4）钢铁冶金工程设计方法的路径 基于对钢铁制造流程动态运行物理本质的认识，钢铁冶金工程设计的重要目的，就是通过选择、综合、权衡、集成等方法，构建出符合钢铁制造流程运行规律和特点的先进流程，可以归纳概括为： 1）钢铁制造流程具有复杂的时-空性，复杂的质-能性、复杂的自组织性、他组织性等特点，并体现为多因子、多尺度、多层次、多单元、多目标优化。 2）钢铁冶金工程设计是围绕质量/性能、成本、投资、效率、资源、环境等多目标群进行选择、整合、互动、协同等集成过程和优化、进化的过程。 3）钢铁冶金工程设计是在实现单元工序优化基础上，通过集成和优化，实现钢铁冶金全流程系统优化的过程。 4）钢铁冶金工程设计是在实现全流程动态-精准、连续（准连续）-高效运行的过程指导思想统领下，对各工序/装置提出集成、优化的设计要求。 5）钢铁冶金工程设计创新要顺应时代潮流，从单一的钢铁产品制造功能提升到实现钢铁厂“三个功能”的过程。 因而，钢铁冶金工程设计方法的路径是建立在描述物质/能量的合理转换和动态-有序、协同-连续运行过程设计理论的基础上，并努力实现全流程物质流/能量流运行过程中各种信息参量的动态精准，并进一步发展到计算机虚拟现实。 4.2 钢铁制造流程的动态运行与界面技术 （1）钢铁制造流程动态-有序运行过程中的动态耦合 研究钢铁制造流程动态-有序运行的非线性相互作用和动态耦合是现代钢铁冶金设计方法重要内涵，主要体现在钢铁制造流程区段运行的动态-有序化、界面技术协同化和流程网络合理化。不同工序/装置在其动态-有序运行过程中的动态耦合是流程形成动态结构的重要标志。 （2）钢铁制造流程界面技术协同化 所谓“界面技术”是相对于钢铁制造流程中炼铁、炼钢、铸锭、初轧（开坯）、热轧等主体工序之间的衔接-匹配、协调—缓冲技术及相应的装置（装备）。“界面技术”不仅包括相应的工艺、装置，还包括平面图等时-空合理配置、装置数量（容量）匹配等一系列的工程技术。典型的现代钢铁制造流程界面技术如图2所示。 “界面技术”主要体现实现生产过程物质流（应包括流量、成分、组织、形状等）、生产过程能量流（包括一次能源、二次能源以及用能终端等）、生产过程温度、生产过程时间和空间位置等基本参数的衔接、匹配、协调、稳定等方面。 “界面技术”是在单元工序功能优化、作业程序优化和流程网络优化等流程设计创新的基础上，所开发出来的工序之间关系的协同优化技术，包括了相邻工序之间的关系协同-优化或多工序之间关系的协同—优化。“界面技术”的形式分为物流-时/空的界面技术、物质性质转换的界面技术和能量/温度转换的界面技术等。  图2 现代钢铁制造流程的界面技术 4.3 现代钢铁冶金工程的概念设计 （1）建立现代工程思维模式——概念设计 概念设计是工程科学层次上的问题，首先要从创建流程的耗散结构、耗散过程出发，突出流程应该动态-有序、协同-连续运行的概念。在新一代钢铁制造流程的设计研究中，概念设计研究要建立起系统研究分析钢铁制造流程物理本质和动态运行特征的工程思维模式，采用解析与集成的方法，整体研究钢铁制造流程动态运行的规律和设计、运行的规则。因此，对新一代钢铁制造流程的研究首先应从研究整体流程的动态运行本质开始，进行流程层次上整体动态运行的概念研究。对流程动态运行进行理性抽象的方法是系统地思考生产流程动态运行的物理本质，用解析与集成的方法，整体研究流程动态运行的规律和设计运行的规则。 （2）现代钢铁制造流程两类基本流程的选择 结合市场需求和资源供给能力，针对现代钢铁制造流程已演变成的两类基本流程进行选择。一种是以铁矿石、煤炭等天然资源为源头的高炉-转炉-精炼-连铸-热轧-深加工流程或熔融还原-转炉-精炼-连铸-热轧-深加工流程；另一种是以废钢为再生资源和电力为能源的电炉-精炼-连铸-热轧-深加工流程。研究表明，无论何种流程结构，流程动态运行系统本身都是一种耗散结构，必须构建一个优化的耗散结构，使物质流得以动态-有序、协同-连续地持续运行。 4.4 现代钢铁冶金工程的顶层设计 钢铁工业未来发展，必须在充分理解钢铁制造流程动态运行过程物理本质的基础上，进一步拓展钢铁厂的功能，以新的模式实现绿色化、智能化转型，融入循环经济社会。通过对钢铁制造流程动态运行过程物理本质的研究，可以推论出现代钢铁制造流程应当具有“三个功能”： （1）铁素物质流运行的功能——高效率、低成本、洁净化钢铁产品制造功能。 （2）能量流运行的功能-能源合理、高效转换功能以及利用过程剩余能源进行相关的废弃物消纳-处理功能。 （3）铁素流-能量流相互作用过程的功能——实现过程工艺目标以及与此相应的废弃物消纳-处理-再资源化功能。 现代钢铁制造流程工程顶层设计以概念设计为基础，并确立钢铁制造流程中“流”的动态概念，强调以动态-有序、协同-连续运行的观念，形成集成的、动态-精准运行的工程设计观。在顶层设计中突出流程结构优化和流程功能的拓展，以“三个功能”为设计的总体目标，强调以要素选择、结构优化、功能拓展和效率卓越为顶层设计的原则。在方法上强调从顶层（流程整体）决定底层（工序/装置），形成从上层指导、规范下层的思维模式。 4.5 现代钢铁冶金工程的动态-精准设计 现代钢铁冶金工程设计方法体系形成了基于冶金流程工程学、冶金流程集成理论与方法的钢铁制造流程动态-精准设计方法，从开始设计就以“流”和“动”的概念为指导，将分割-粗放的传统设计方法进化到动态精准设计方法，这是建立在钢铁制造流程动态运行物理本质基础上，特别是钢铁制造流程动态-有序运行中的运行动力学理论基础上的工程设计方法。 以先进的概念研究和顶层设计为指导，运用图论、排队论和动态甘特图等工具为手段，研究高效匹配的界面技术，实现动态-有序、协同-连续的物质流设计、高效转换并及时回收利用的能量流设计及以节能减排为中心的开放系统设计，从而在更高层次上体现钢铁制造流程的“三个功能”。动态精准设计方法是建设项目工程设计顶层设计阶段的进一步深化，是宏观尺度下工程设计动态精准设计的具体方式和方法。 5 结语（1）现代钢铁冶金工程设计应当从要素-结构-功能-效率集成优化的观点出发，在工程设计中体现出动态有序、协同连续的流程运行优化，这是动态精准设计和钢铁厂实际生产运行过程的理论核心。 （2）在冶金工程相关的基础科学、技术科学的基础上，以冶金流程工程学理论和方法为核心，构建钢铁冶金工程设计创新理念、理论及方法的完整体系。深入开展对钢铁制造流程动态运行物理本质的研究，探索物质流、能量流、信息流的协同耦合和集成理论研究，重视钢铁制造流程动态运行中“流”、“流程网络”和“运行程序”的研究，以及对钢铁企业结构、功能、效率的影响。 （3）重视以网络化整合、程序化协同为重要手段（集成创新），重视概念设计、顶层设计和动态精准设计，提高钢铁制造流程的设计水平和生产过程的运行效率。重视新工艺、新技术、新装备的开发、设计制造并通过多层次、多尺度、多因子集成优化，有效地、动态地“嵌入”到钢铁生产流程中。同时要高度重视全厂性、全流程层次上能量流研究及其网络化整合，提高能源效率，进一步从流程上推进节能减排。 （4）从工程哲学的视角来看，钢铁冶金工程设计过程和生产运行过程长期以来集中注意的是局部性的“实”，而往往忽视了贯通全局性的“流”。未来工程设计、生产运行和过程管理中既要注重解决具体的、局部的“实”，更应集中关注贯通全局的“流”。 （5）面向未来，中国钢铁工业应当以绿色化、智能化发展作为产业转型升级的主要方向，重视产业结构的调整升级和企业结构的概念研究、顶层设计，推动冶金工程动态精准设计及其动态精准运行，以工程哲学的思维和战略思考，解决产业层面、企业层面的复杂性命题，获得新的市场竞争力和可持续发展能力。 致谢感谢张春霞、徐安军等专家的宝贵意见和建议；感谢曹朝真、李欣、周颂明、张旭孝、张文皓、上官方钦等青年学者的参与和帮助。 参考文献： ［1］徐匡迪. 20世纪——钢铁冶金从技艺走向工程科学［J］.上海金属，2002（1）： 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Research on Design Method of Modern Iron and Steel Metallurgy Engineering Yin Ruiyu1，Zhang Shourong2，Zhang Fuming3，Xie Jianxin4 Abstract：This paper expounds the important role and status of steel materials in the economic and social development，analyzes the development history and current situation of China’s iron and steel industry，and discusses the important role in promoting the development of science and technology progress for steel industry，and points out the future development orientation of China’s steel industry. Also this paper reviews the development course of Chinese metallurgical engineering design evolution，analyzes the relationship between engineering methodology and metallurgical engineering design method，metallurgical engineering design status and the function，and elaborates the physical essence of steel manufacturing process and modern steel manufacturing process of the “three functions”. From the physical essence of steel manufacturing process，characteristics and dynamic operating characteristics factors，path design method，dynamic and orderly operation of dynamic coupling process，etc.，the identification and definition of metallurgical engineering design problem are proposed. The methodological system of concept design，top-level design，dynamic precision design for modern iron and steel metallurgy engineering method，as well as the systematic integration of modern steel manufacturing process and structure optimization，economic and social assessment are proposed. Keywords：iron and steel metallurgy；process manufacture；structure optimization；engineering design；design method 中图分类号：TF4 文献标识码：A 文章编号：1674-4969（2016）05-0502-09 DOI：10.3724/SP.J.1224.2016.00502 收稿日期：2016-08-31； 修回日期：2016-09-05 作者简介：殷瑞钰（1935-），男，中国工程院院士，主要研究方向为冶金流程工程学、冶金流程集成理论与方法、工程哲学、工程演化论、工程方法论等。张寿荣（1928-），男，中国工程院院士，主要研究方向为工程哲学、冶金流程工程学、工程演化论、冶金工程绿色发展等。张福明（1967-），男，博士，教授级高级工程师，主要研究方向为冶金工程设计研究、冶金工程装备创新、工程方法论等。E-mail： zhangfuming@bsiet.com |
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